深部煤层CO2地质封存是助力“碳达峰碳中和”战略的重要途径，煤层含水性对以CO2吸附封存为主的深部煤层CO2地质封存能力影响显著。以无烟煤为例，开展了45℃下干燥、平衡水、饱和水煤样高压CO2等温吸附实验，校正了饱和水煤样过剩吸附曲线，利用改进的D-R吸附模型拟合得到三者吸附能力与吸附热，对比了不同含水条件下CO2绝对吸附曲线，阐释了饱和水增强无烟煤吸附能力的微观作用机理。结果表明：(1)干燥、平衡水、饱和水煤样CO2吸附能力分别为56.72、45.19和48.36 cm~3/g，吸附热分别为29.42、26.23和27.24 kJ/mol。(2) CO2密度小于0.16 g/cm~3(6.48 MPa)时，无烟煤CO2绝对吸附量大小顺序为干燥煤样、饱和水煤样和平衡水煤样，而CO2进入超临界状态后，顺序变为饱和水煤样、干燥煤样和平衡水煤样。(3)水分子优先占据高能吸附位是平衡水煤样吸附能力减弱的主要原因，而煤-水体系与CO2相互作用强于CO2与H2O竞争吸附下的煤-CO2相互作用是饱和水煤样在CO2超临界阶段吸附能力高于干燥煤样的根本原因。(4)吸附封存是煤层CO2地质封存的主要形式，深部煤储层条件下，煤层饱和水对超临界CO2增储作用更为明显，高压注水是提高深部煤层CO2地质封存潜力，改善煤储层渗透性的有效手段。

国家自然科学基金碳中和专项项目(42141012);国家自然科学基金青年项目(42102207)；江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室重大自主研究课题(2020ZDZZ01C)；

1 样品与方法
1.1 样品
1.2 不同含水条件煤样处理方法
1)干燥煤样
2)平衡水煤样
3)饱和水煤样
1.3 高压CO2等温吸附实验
1.4 饱和水煤样CO2溶解量校正
1.5 改进的D-R吸附方程
2 结果
2.1 不同含水条件无烟煤CO2等温吸附实验结果
2.2 校正后CO2等温吸附结果
2.3 改进的D-R吸附方程拟合结果
3 讨论
3.1 水分含量对CO2吸附能力影响
3.2 饱和水增强无烟煤超临界CO2吸附能力的机理
3.3 深部煤层CO2地质封存的启示
4 结论

张金超,桑树勋,韩思杰,张凤碧,徐昂,刘琦珊.不同含水性无烟煤CO_2吸附行为及其对地质封存的启示[J].煤田地质与勘探,2022,50(09):96-103.